_全球农情遥感速报系统_CropWatch_新进展_吴炳方

1007-4619(2014)04-0958-13Journal of Ｒemote Sensing 遥感学报汶川地震灾后农田和森林植被恢复遥感监测赵旦，张淼，于名召，曾源，吴炳方中国科学院遥感与数字地球研究所数字地球重点实验室，北京100101摘要：2008年汶川8．0级特大地震对当地的生态系统造成了极大的破坏，为了评估5年来灾区农田和森林植被的恢复情况，利用逐年机载高分辨率遥感影像，结合星载遥感数据和地面调查数据，开展了灾区农林植被恢复状况监测。

在农田恢复监测方面，结合2008年地震发生后以及2013年5月中旬的机载高分辨率遥感数据，采用目视解译的方式对汶川地震中受损农田的恢复状况进行监测与评估，同时利用GVG （GPS 、Video 和GIS ）农情采样系统的作物种植成数调查结果，分析了灾后作物种植结构的变化。

结果表明，灾区1592ha 受损农田，5年后仅有约17．5%得到了恢复和耕种使用。

就耕地利用强度而言，重灾区耕地利用率较高，作物种植结构没有发生重大变化。

在森林恢复状况监测方面，对典型区（岷江干旱河谷区和盆周山地区的3个重点区域）采用目视解译方式识别出森林变化，并结合大区域尺度规一化植被指数（NDVI ）时间序列变化分析，对整个灾区的森林损毁和恢复情况做出评价。

监测结果显示，汶川县、什邡市和绵竹市的森林植被恢复情况总体较好，但是一些坡度较大的损毁区、次生灾害频发区的森林尚未恢复，大区域尺度的统计结果显示，地震重灾区的46381ha 重度损毁森林植被和177025ha 中度损毁森林植被区域，完全恢复的区域占13．52%和25．84%，部分恢复的区域都占到50%。

在自然恢复较为困难的区域，如汶川县中部和东北部、都江堰市北部、彭州市北部、什邡市北部、绵竹市北部、安县北部及北川县南部等，需要加强人工干预。

遥感监测方法既适用于震后的农田和森林恢复状况动态监测，也适用于其他自然灾害发生时对灾区农田和森林植被破坏状况进行应急监测，具有实际应用价值和良好的发展前景。

遥感数据在全球变化研究中的应用在当今这个时代，全球变化已成为我们不得不面对的重大挑战。

从气候变化到生态系统的演变，从土地利用的转变到自然灾害的频发，每一个方面都对人类的生存和发展产生着深远的影响。

而在探索和理解全球变化的众多工具中，遥感数据正发挥着日益关键的作用。

遥感，简单来说，就是不直接接触目标物，通过传感器来获取其信息的技术。

这些传感器搭载在卫星、飞机等平台上，能够收集到大量关于地球表面的各种数据，包括但不限于地形、植被、水体、土壤等。

首先，遥感数据在气候变化研究中有着不可或缺的地位。

通过对大气温度、湿度、云层分布等参数的监测，我们能够更准确地了解气候变化的趋势和规律。

例如，利用卫星遥感可以获取全球范围内的气温分布，从而发现气温升高的热点区域和变化趋势。

同时，遥感还能监测海冰的范围和厚度变化，这对于研究极地气候的演变至关重要。

海冰的减少不仅影响着极地生态系统，还会对全球气候模式产生反馈作用。

在生态系统研究方面，遥感数据也大显身手。

它可以帮助我们评估植被的覆盖度、生长状况以及生物量。

通过不同波段的遥感影像，我们能够区分不同类型的植被，监测森林的砍伐和恢复情况，以及草原的退化和改良过程。

此外，遥感还能用于监测湿地的变化，因为湿地在调节气候、净化水质和维持生物多样性方面起着重要作用。

湿地面积的减少或功能的退化，都可能对生态平衡造成严重破坏。

土地利用和土地覆盖变化是全球变化研究中的另一个重要领域。

随着人口的增长和经济的发展，人类对土地的利用方式不断改变。

遥感数据能够及时、准确地反映出这种变化。

比如，我们可以通过遥感影像观察到城市的扩张、农田的开垦以及荒地的开发。

这些信息对于规划合理的土地利用策略、保护耕地资源以及评估生态环境影响具有重要意义。

在水资源研究中，遥感同样发挥着重要作用。

它可以监测河流、湖泊和水库的水位变化，评估水资源的储量和分布。

同时，遥感还能用于监测水质，通过对水体中叶绿素、悬浮物等物质的监测，了解水体的污染程度和富营养化状况。

国外国家遥感技术进行土地利用变化监测的典型案例国外国家在土地利用变化监测方面广泛应用遥感技术，通过获取可靠的遥感数据并利用相应的算法分析这些数据，实现对土地利用变化的监测和评估。

以下是几个典型的国外案例。

1. 美国的遥感监测系统美国拥有全球最完善的遥感监测系统之一，即美国地质调查局（USGS）的土地利用/土地覆盖监测计划（LCCS）。

该计划通过使用多种遥感传感器获取高分辨率的遥感影像数据，并开发一系列专门的算法和模型来分析这些数据。

通过这个系统，美国可以实时监测土地使用变化，包括城市扩张、农田面积变化、森林砍伐等，并利用这些信息来指导土地管理和规划。

2. 加拿大的土地覆盖监测加拿大也利用遥感技术进行土地覆盖监测。

加拿大国家土地及水资源部（NRCan）利用卫星遥感数据和其他空间数据，开展土地覆盖分类和监测工作。

他们使用高空间分辨率的遥感影像，通过遥感图像分类算法实现对土地覆盖类型的准确识别。

这些信息对于加拿大政府的土地管理、环境保护和资源利用至关重要。

3. 澳大利亚的土地利用变化监测澳大利亚国土管理局（Landgate）利用遥感技术监测土地利用变化。

他们使用多源遥感数据，如航空遥感影像和卫星图像，以及高精度的数字地图，通过遥感影像处理和土地覆盖分类方法，实现对土地利用变化和城市扩张的监测。

该计划对于城市规划、环境管理和自然资源保护起到了重要的指导作用。

4. 德国的土地覆盖与土地利用监测德国地理学会（DGfG）在德国开展了土地覆盖与土地利用监测研究。

他们运用多源遥感数据，如Landsat、Sentinel等，结合地理信息系统（GIS）技术，进行土地覆盖和土地利用类型的分类和变化监测。

这些数据和分析结果不仅在城市规划和土地管理方面具有重要价值，还为环境保护和可持续发展提供了科学依据。

总结：国外国家在土地利用变化监测方面充分利用遥感技术，通过获取可靠的遥感数据并利用相应的算法进行分析，实现对土地利用变化的监测。

0　引言中国农业遥感经历了20世纪70年代的引进学习阶段，80～90年代中期的技术攻关阶段，90年代后期～2010年监测应用阶段以及2010年至今全面深化研究与应用阶段。

40余年来，国内农业遥感科学家紧密结合农业生产的实际需求，不断攻克技术难关，使得农业遥感技术研究和应用从深度和广度上都得到长足发展，取得众多成果。

笔者旨在回顾农业遥感研究的百年发展历程，分析农业遥感发展不同阶段的特点，归纳总结一批近年来国内农业遥感研究取得的成就及重要成果、重要人物以及农业遥感发展的国际前沿情况，展望未来发展前景和趋势。

1　回顾农业遥感研究的发展历程现代遥感技术可以从1915年世界上第一台航空摄影相机的出现作为开始。

第二次世界大战期间，彩色摄影、红外摄影、雷达技术、多光谱摄影、扫描技术，以及运载工具和判读成图设备等被广泛应用于军事目标探测，随后逐步扩展应用到测绘、土地、林业和农业等领域。

20世纪中期，随着无线电电子技术、光学技术、计算机技术和信息技术的发展，遥感技术迅速发展。

遥感器的搭载平台从飞机发展为卫星、宇宙飞船和航天飞机等，遥感从航空摄影技术为主的遥感进入到卫星遥感时代。

遥感谱段从可见光发展到红外、微波，遥感信息的记录和传输从胶片成像、图像直接传送发展到非图像的无线传输，探测地物的能力和应用范围得到了极大地拓展。

遥感技术的不断发展为其在农业上的应用奠定了强大基础。

作为遥感科学的重要分支，农业遥感伴随着遥感技术的发展而发展。

农业遥感指利用装载在航天、航空及地面等不同遥感平台上的传感器，获取农业对象目标的电磁波波谱信号，利用计算机、地理学、农学等多学科的理论和技术方法，揭示农业地物、生态环境和生产过程的数量、属性及其时空变化特征。

1972年，美国成功发射第一颗陆地资源卫星对农业遥感发展意义重大，为农业遥感应用提供了持续稳定的遥感数据源。

1974年，美国开始采用卫星遥感技术建立大范围的农作物面积监测和估产系统（LACIE），随后开展的AgRISTARS计划成为美国农业遥感监测的业务系统，不但服务于美国国内农业的实际生产，同时也开展了全球粮食生产信息监测。

农业干旱遥感监测研究进展杨绍锷,闫娜娜,吴炳方(中国科学院遥感应用研究所,北京100101)收稿日期:2009-02-19 修订日期:2009-03-25基金项目:中国科学院知识创新工程重大项目(KSCX -YW -09-01)。

国家科技支撑计划项目(2008BADA8B02-1)。

作者简介:杨绍锷(1980～),男,汉族,广西浦北人,中国科学院遥感应用研究所博士生,研究方向为农业旱情监测及农业估产。

E -m ail :yangshe88@ 通讯作者:吴炳方,w ubf @irsa .ac .cn摘要:农业干旱给社会经济及人民生活造成严重影响,关于农业旱情监测的研究受到了学者们的广泛关注。

遥感技术的发展为准确、及时进行旱情监测提供了新的机遇。

本文综述了近年来国内外采用遥感方法监测农业旱情的研究进展,包括土壤湿度、作物形态、作物生理等农业旱情指标的遥感反演,指出了在实际应用中存在的一些问题,并提出了进一步改进的思路。

关键词:农业干旱;遥感;监测doi :10.3969/j .issn .1000-3177.2010.01.021中图分类号:T P79 文献标识码:A 文章编号:1000-3177(2010)107-0103-071　引　言干旱是世界范围内普遍发生的一种复杂的自然现象,其波及范围广,持续时间长,是农业生产和人类生活中最严重的自然灾害之一。

由于所关注的领域不同,干旱通常被分为4类:农业干旱,外界环境因素造成作物体内水分亏缺影响作物正常生长发育;气象干旱,由于降水和蒸发的收支不平衡所造成的异常水分短缺;水文干旱,降水与地表水或地下水收支不平衡造成的水分短缺;社会经济干旱,自然系统与人类社会经济系统的水资源供需不平衡造成的水分短缺。

应当注意农业干旱与气象干旱的联系和区别,当发生气象干旱时,不一定发生农业干旱;而当发生农业干旱时,也不一定发生气象干旱。

农业干旱的发生与气象、地形、土壤、底墒、灌溉措施、种植结构、品种抗旱能力等众多因素相关,被认为是这4类干旱现象中最复杂的一种。

遥感农情监测系统国内外发展状况
近年来，随着科学技术的不断发展，遥感农情监测系统得到了快速发展。

遥感农情监测系统主要是利用遥感技术实时监测农业生产的实况状态，监测农业农情变化，从而及时响应农业变化，维护农业生产安全，节约农
业资源。

一是国内遥感农情监测系统发展较快。

从卫星监测农情起步，到有效
调度气象资源、质量管理、信息分析、在线参考、精确抗旱地理信息服务
等的发展，中国的遥感农情监测系统经历了数十年的发展，取得了令人瞩
目的成绩。

目前，国内已经实现了利用卫星及其他传感器收集农情遥感数据，实现了农情变化的多维度展示，实现了农业抗旱的总体性控制，实现
了开发极化技术及其应用，实现农业信息的共享，并具有良好的适应性和
可操作性，为农业管理发挥了重要作用。

二是国外遥感农情监测系统发展也相当发达。

从欧洲发展经验看，遥
感技术在农业应用方面取得了很多成功，为农业生产提供了准确、实时、
多维度的数据支持，改变了农业生产方式，以提高农业生产效率。

收稿日期:2003-09-15;修订日期:2004-02-23基金项目:中国科学院95重大项目(KZ951-A1-302-02)和特别支持项目(KZ95T -03-02);中国科学院知识创新重要方向项目(K ZCX2-313);科技部十五攻关项目(2001BA513B02)。

作者简介:吴炳方(1962—　),男,江西玉山人,中国科学院遥感应用研究所研究员,主要从事遥感应用方面研究,包括生态环境监测、农作物监测等。

E -mail :wubf @irsa .ac .cn文章编号:1007-4619(2004)06-0498-17农作物长势综合遥感监测方法吴炳方,张　峰,刘成林,张　磊,罗治敏(中国科学院遥感应用研究所,北京　100101)摘　要:　作物收获之前进行大范围作物生长状况评价,可以尽早的获得有关作物产量信息。

介绍了中国农情遥感监测系统的综合作物长势监测方法。

以遥感数据标准化处理、云标识、云污染去除和非耕地去除为基础,生成质量一致的遥感数据产品集,提取区域作物生长过程。

作物长势监测分为实时作物长势监测和作物生长趋势分析。

实时的作物长势监测可以定性和定量地在空间上分析作物生长状况,分级显示作物生长状况,分区域统计水田和旱地中不同长势占的比重。

作物生长趋势分析可以进行年际间的生长过程对比,从时间轴上反映作物持续生长的差异性,统计全国、主产区、省和区划单元4个尺度的耕地、水田、旱地作物生长过程曲线年际间差异,从而为早期的产量预测提供信息。

通过处理流程的系统化,建设了运行化的作物长势遥感监测分析系统,为用户构建了综合的作物实时生长状况,苗情的生长趋势分析环境。

同时可以依据野外地面实测信息对遥感监测结果进行标定和检验。

1998年以来,系统在满足日常运行的前提下,技术方法逐渐改进和完善,监测结果的精度和可靠性不断得到提高。

关键词:　作物长势;遥感;时序中图分类号:　TP79 文献标识码:　A1　引　言从国家最高决策者到期货市场及农户都需要作物长势信息。

第28卷第3期2013年3月地球科学进展ADVANCES IN EARTH SCIENCEVol．28No．3Mar．，2013王浩，卢善龙，吴炳方，等．不透水面遥感提取及应用研究进展［J］．地球科学进展，2013，28（3）：327-336．［Wang Hao，Lu Shanlong，Wu Bingfang，et al．Advances in remote sensing of impervious surfaces extraction and its applications［J］．Advances in Earth Science，2013，28（3）：327-336．］不透水面遥感提取及应用研究进展*王浩，卢善龙，吴炳方*，李晓松(中国科学院遥感应用研究所，北京100101)摘要：不透水面信息的提取方法与应用是近年来城市规划、热岛效应分析、水环境监测和水资源管理等诸多领域的研究热点。

遥感技术的发展使不透水面快速准确提取成为可能。

从影像特征(光谱、空间几何、时间)选择、分类器(参数、非参数)选择和空间尺度(像元、亚像元尺度)选择3个方面归纳和总结了各种不透水面遥感提取方法原理、应用现状和存在问题，回顾了不透水面在城市化监测、人口估计、水环境监测、热岛效应分析、水文气候建模分析等领域的应用，指出了不透水面遥感提取和应用的发展方向。

关键词：不透水面;遥感提取;特征选择;亚像元尺度;不透水面应用中图分类号：TP75文献标志码：A文章编号：1001-8166（2013）03-0327-101引言不透水面的定义为：诸如屋顶、沥青或水泥道路以及停车场等具有不透水性的地表面，与透水性的植被和土壤地表面相对［1］。

不透水面盖度（Imper-vious Surface Coverage，ISC）的定义为：某区域内不透水面覆盖面积与区域面积的比例。

降水在不透水面地区难以入渗到土壤，导致当地的入渗和土壤水分减少，自然截留和洼地储水能力同样也大大减弱，地下水交换和基流活动也会减弱。

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中国首发全球农情遥感报告
作者：
来源：《农业工程技术·农产品加工业》2013年第12期
11月20日，中国科学院遥感与数字地球研究所、中国科学院数字地球重点实验室数字农业研究室吴炳方研究员所带领的科研团队，首次面向全球发布《全球农情遥感速报（中英版）》。

报告评估了全球粮食主产区和主要产粮国2012～2013年小麦、玉米、大豆与水稻的产量，并对粮食主产区与主产国的环境和生产要素进行了细致分析。

未来，全球农情遥感速报系统将面向全球同步发布中、英文季报。

《全球农情遥感速报（中英版）》的首次发布，为全球与各国粮食贸易提供了重要而透明的农情信息，标志着中国成为少数几个开展全球农情遥感监测的国家，有利于加强全球粮食安全合作。

2011年，20国集团（G20）成员发起全球农业监测计划（GeoGLAM），致力于增强全球粮食与大豆信息的透明性。

最新的《全球农情遥感速报》是GeoGLAM计划的一部分，也是中国对G20农业市场信息系统做出的首次系统、全面的贡献。

该报告将增加全球农情信息的可
靠性与透明性，为全球各国提供另一个独立的信息获取途径。

与国际同类监测系统相比，全球农情遥感速报系统主要采用遥感数据进行评估。

收稿日期:2004-03-26;修订日期:2004-05-18基金项目:中国科学院95重大项目(KZ951-A1-302-02)和特别支持项目(KZ95T -03-02);中国科学院知识创新项目:全球农作物遥感估产研究(KZCX2-313);科技部国家十五科技攻关课题:农业信息资源开发与共享技术研究(2001BA513B02)。

作者简介:吴炳方(1962) ),男,工学博士,研究员,博士生导师,江西省玉山人,从事农业与生态环境遥感研究,发表论文40多篇。

E -mail:wubf@irs 文章编号:1007-4619(2004)06-0481-17中国农情遥感速报系统吴炳方(中国科学院遥感应用研究所,北京 100101)摘 要: 介绍了中国农情遥感速报系统的建设情况,系统内容包括农作物长势监测、农作物种植面积监测、农作物单产预测与粮食产量估算、作物时空结构监测和粮食供需平衡预警等。

简要介绍了1998年以来中国农情遥感速报系统在监测内容与监测范围、监测频率、技术发展以及质量控制与过程检验体系建立等方面的进展,并就中国农情遥感速报系统的发展方向提出了展望。

关键词: 农情遥感;监测;中国中图分类号: TP79 文献标识码: A1 引 言中国是一个农产品生产大国、消费大国和贸易大国。

农业生产形势,特别是粮食生产状况是各级政府、农业生产管理部门、农产品购销与加工企业以及广大公众都关注的大事。

农作物长势与产量是国家社会经济基础信息,关系国计民生,对于制定国家和区域社会经济发展规划,制定农产品进出口计划,确保国家粮食安全,指导和调控宏观的种植业结构调整,提高相关企业与农民的经营管理水平均具有重要意义。

另一方面,农情信息不仅是调控决策的重要依据,而且可以带来巨大的商业利益,历来受各国政府的重视,都力争通过各种手段尽早地准确预报农作物产量。

随着全球化趋势的深入与发展,为应对国际国内市场竞争,对农情信息的需求显得更加迫切。

第20卷第8期2005年8月地球科学进展A DVANCE S I N E AR TH S C I ENC EV o l.20　N o.8A ug.，2005文章编号：1001-8166（2005）08-0871-11水平和垂直尺度乔、灌、草覆盖度遥感提取研究进展*黄健熙1，吴炳方1①，曾　源1，2，田亦陈1（1.中国科学院遥感应用研究所，北京　100101；2. W age n i n ge n U n i ve rs it y a nd R e s ea r c h C e n t r e，t he N e t h e r l a nds）摘　要：植被覆盖及其变化是区域生态系统环境变化的重要指示，而植被覆盖度是植物群落覆盖地表状况的一个综合量化指标，是生态模型、碳循环、水循环模型等的重要特征参量。

传统的植被覆盖度是指一定尺度下所有植被（乔、灌、草）覆盖的综合反映值，当考虑植被垂直方向的异质性，垂直尺度的乔、灌、草覆盖度提取为定量化准确衡量生态环境、全球气候变化等领域提供更具有生态意义的植被参量。

目前，遥感大面积估算水平尺度乔、灌、草覆盖度已有比较成熟和可靠的算法，主要方法有：植被指数法、回归分析法、分类决策树法、神经网络法、像元分解模型法、物理模型反演法等，其估算精度基本能达到应用要求。

植被垂直方向的异质性给垂直尺度乔、灌、草覆盖度遥感提取带来较大挑战，垂直尺度上的乔、灌、草覆盖度遥感提取的研究在欧美等国已经有了一定规模的开展，在国内则处于起步阶段。

遥感提取垂直尺度乔、灌、草覆盖度的主要手段有：激光雷达（L I-D A R）、多角度遥感以及两层结构冠层反射模型反演。

综述了水平尺度和垂直尺度上乔、灌、草覆盖度遥感提取的最新进展，比较和分析主要的遥感提取方法、模型和现存的一些问题，并对未来的研究发展趋势进行了展望。

关　键　词：乔、灌、草覆盖度；遥感提取；水平尺度；垂直尺度中图分类号：T P79 文献标识码：A0　引　言植被覆盖度是植物群落覆盖地表状况的一个综合量化指标，植被覆盖度是许多全球及区域气候模型所需的重要参数，也是描述生态系统的重要基础数据［1］。

遥感在精准农业中的应用进展及展望蒙继华;吴炳方;杜鑫;张飞飞;张淼;董泰峰【期刊名称】《国土资源遥感》【年(卷),期】2011(000)003【摘要】Precision - fanning is an essential part of modern agriculture. Precise management could be achieved by acquiring the field information on crops and their growing environment. Field management such as seeding, fertilizing, irrigating and harvesting could be optimized according to the spatial and temporal difference in crop and soil status. Along with the fast development of remote sensing technology, this technology has become an essential component part of precise farming and has been widely used in providing guidance for irrigation, fertilization, weed control, pest control and harvest. Remote sensing can be used to provide basic information of the field (field infrastructure and plot distribution) for farming management as well as to monitor dynamics of crop growing and such relevant environment factors as soil nutrition, soil moisture, crop nutrition and crop pest status in the field. The advances in applying remote sensing in these fields were reviewed and commented in this paper. Based on a review of the current application of remote sensing in precision farming, this paper describes in brief its research situation and gives a vista of its development. It is pointed out that improving the monitoring method, applying new data, integrating multi - source remote sensingdata, integrating remote sensing data with agro and crop models and systemization are the key points in this field. Further researches on this field will promote the application of remote sensing in precision farming.%精准农业是现代农业的重要组成部分,它通过各种技术手段获取农田内不同单元小区农作物的生长环境信息,并由此实现整个生产过程的精细化、准确化的农业微观经营管理.由于遥感技术能在不同的电磁谱段内周期性地采集地表信息,因此随着遥感技术的发展,其在精准农业领域开始发挥越来越大的作用,并在指导农田灌溉、施肥、病虫害防治、杂草控制及收获等方面均已有很多成功的应用.为使人们对遥感在精准农业中的应用有一总体了解,在概述遥感技术在精准农业领域应用进展的基础上,对其研究现状进行了分析总结,还对其发展进行了展望,并指出了技术方法的改进、新数据的应用、多源数据整合、遥感数据与农学/作物模型的整合以及监测技术的系统化是促进遥感技术在精准农业中发挥更大作用的主要研究内容.【总页数】7页(P1-7)【作者】蒙继华;吴炳方;杜鑫;张飞飞;张淼;董泰峰【作者单位】中国科学院遥感应用研究所,北京 100101;中国科学院中国新农村信息化研究中心,合肥230031;中国科学院遥感应用研究所,北京 100101;中国科学院遥感应用研究所,北京 100101;中国科学院遥感应用研究所,北京 100101;中国科学院遥感应用研究所,北京 100101;中国科学院遥感应用研究所,北京 100101【正文语种】中文【中图分类】TP79;S127【相关文献】1.GIS在精准农业中的应用进展及展望 [J], 陈恋;周卫军;余德;曾花雨;王凡荣;樊滕芳2.遥感技术在环境资源中的应用进展与展望 [J], 施益强;陈崇成;陈玲3.作物模型、遥感和地理信息系统在国外农业气象服务中的应用进展及启示 [J], 杨霏云;高学浩;钟琦;郑秋红4.ZigBee技术在精准农业上的应用进展与展望 [J], 于海业;罗瀚;任顺;隋媛媛5.轻小型无人机遥感在精准农业中的应用及展望 [J], 林娜;陈宏;赵健;池美香因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。